具有136 GHz的0.18μm GaAs Metamorphic HEMT器件

应用电子束直写技术成功制作了栅长0.18μm的高性能In0.52Al0.48As/In0.53Ga0.47As MHEMT.从工艺角度,结合器件的小信号等效电路的理论分析,优化了器件结构,特别是T形栅结构.从而减小了器件寄生参数,达到了较好的器件性能.最终制作的In0.52Al0.48As/In0.53Ga0.47As MHEMT饱和电流达到275 mA/mm,夹断电压-0.8 V,在Uga为-0.15 V时的最大非本征跨导gm为650 mS/mm,截止频率ft达到136 GHz,最大振荡频率fmax大于120 GHz.     

156GHz 0.15μm GaAs Metamorphic HEMT器件研制

应用电子束直写技术成功制作了栅长0.15μm的高性能In0.52Al0.48As/In0.53Ga0.47As GaAs MHEMT。从工艺角度,结合器件的小信号等效电路的理论分析,优化了器件源漏间距,从而减小了器件寄生参数,达到了较好的器件性能。最终制作的In0.52Al0.48As/In0.53Ga0.47As MHEMT饱和电流达到495mA/mm,夹断电压-0.8V,在Vgs为-0.19V时的最大非本征跨导gm为1032mS/mm,截止频率ft达到156GHz,最大振荡频率fmax大于150GHz。     

100nm GaAs MHEMT器件研制

应用电子束直写技术成功制作了栅长100nm的高性能In0.52Al0.48As/In0.53Ga0.47As GaAs MHEMT(渐变组分高电子迁移率晶体管)。从工艺角度,结合器件的小信号等效电路的理论分析,优化了器件T形栅尺寸与工艺,从而减小了器件寄生参数,达到了较好的器件性能。最终制作的In0.52Al0.48As/In0.53Ga0.47As MHEMT饱和电流达到460mA/mm,夹断电压-0.8V,在Vgs为-0.23V时的最大非本征跨导gm为940mS/mm,截止频率ft达到220GHz,最大振荡频率fmax大于200GHz。     

88 nm栅长fmax＝201 GHz InP基In0.53Ga0.47As/In0.52Al0.48As HEMT器件

我们成功研制了栅长88 nm, 栅宽2 50 μm, 源漏间距为2.4 μm 的InP基In0.53Ga0.47As/In0.52Al0.48As高电子迁移率器件(HEMT)。栅是使用PMMA/Al/UVⅢ,通过优化电子束曝光时间及其显影时间的方式制作的。这些器件有比较好的直流及其射频特性：峰值跨导、最大源漏饱和电流密度、开启电压、ft和fmax 分别为765 mS/mm, 591 mA/mm, -0.5 V, 150 GHz 和201 GHz。这些器件将非常适合于毫米波段集成电路。     

截止频率为218GHz的超高速晶格匹配In0.53Ga0.47As/In0.52Al0.48As高电子迁移率晶体管

报道了截止频率为218GHz的晶格匹配的In0.53Ga0.47As/In0.52Al0.48As高电子迁移率晶体管,这是迄今为止国内报道的截止频率最高的高电子迁移率晶体管,器件直流特性也很优异：跨导为980mS/mm,最大电流密度为870mA/mm,文中的材料结构和所有器件制备工艺均为本研究小组自主研制开发。     

截止频率为218GHz的超高速晶格匹配In0.53Ga0.47As/In0.52Al0.48As高电子迁移率晶体管

报道了截止频率为218GHz的晶格匹配的In0.53Ga0.47As/In0.52Al0.48As高电子迁移率晶体管.这是迄今为止国内报道的截止频率最高的高电子迁移率晶体管.器件直流特性也很优异:跨导为980mS/mm,最大电流密度为870mA/mm.文中的材料结构和所有器件制备工艺均为本研究小组自主研制开发.     

120nm栅长晶格匹配InGaAs/InAlAs HEMTs 器件研制

利用新型的PMMA/PMGI/ZEP520/PMGI四层胶电子束光刻胶研制出一种性能卓越的T型栅,该T型栅栅头宽980纳米,栅脚宽120纳米,有效地减小了栅的寄生电阻和电容效应, 增强了器件的高频特性。利用该T型栅工艺制备出的120nm栅长晶格匹配In0.53Ga0.47As/In0.52Al0.48As InP基HEMT器件获得了优越的直流和高频性能,电流增益截止频率和最大单向功率增益频率分别达到190 GHz 及 146 GHz。文中的材料结构和所有器件制备均为本研究小组自主研究开发。     

120nm栅长In0.7Ga0.3As/In0.52Al0.48As HEMTs 器件

利用新型的PMMA/PMGI/ZEP520/PMGI四层胶T形栅电子束光刻技术制备出120nm栅长InP基雁配In0.7Ga0.3As/In0.52Al0.48As 高电子迁移率晶体管。制作出的InP基HEMT器件获得了良好的直流和高频性能,跨导、饱和漏电流密度、阈值电压、电流增益截止频率和最大单向功率增益频率分别达到520 mS/mm, 446 mA/mm, -1.0 V, 141 GHz 及 120 GHz。文中的材料结构和所有器件制备均为本研究小组自主研究开发。     

GaAs基InAlAs/InGaAsMHEMT直流特性研究

报道了用 MBE技术生长的 Ga As基 In Al As/In Ga As改变结构高电子迁移率晶体管 (MHEMT)的制作过程和器件的直流性能。对于栅长为 0 .8μm的器件 ,最大非本征跨导和饱和电流密度分别为 3 5 0 m S/mm和1 90 m A/mm。源漏击穿电压和栅反向击穿电压分别为 4V和 7.5 V。这些直流特性超过了相同的材料和工艺条件下 Ga As基 PHEMT的水平 ,与 In P基 In Al As/In Ga As HEMT的性能相当     

In0.53Ga0.47As/In0.52Al0.48As雪崩光电二极管的数值模拟研究

建立了SACM型In0.53Ga0.47As/In0.52Al0.48As雪崩光电二极管(APD)的分析模型,通过数值研究和理论分析设计出高性能的In0.53Ga0.47As/In0.52Al0.48As APD。器件设计中,一方面添加了In0.52Al0.48As势垒层来阻挡接触层的少数载流子的扩散,进而减小暗电流的产生;另一方面,雪崩倍增区采用双层掺杂结构设计,优化了器件倍增区的电场梯度分布。最后,利用ATLAS软件较系统地研究并分析了雪崩倍增层、电荷层以及吸收层的掺杂水平和厚度对器件电场分布、击穿电压、IV特性和直流增益的影响。优化后APD的单位增益可以达到0.9 A/W,在工作电压(0.9 Vb)下增益为23.4,工作暗电流也仅是纳安级别(@0.9 Vb)。由于In0.52Al0.48As材料的电子与空穴的碰撞离化率比InP材料的差异更大,因此器件的噪声因子也较低。     

新型双异质结双平面掺杂功率PHEMT

设计并制作了双异质结双平面掺杂的Al0.24Ga0.76As/In0.22Ga0.78As/Al0.24Ga0.76As功率PHEMT器件,采用双选择腐蚀栅槽结构,有效提高了PHEMT器件的输出电流和击穿电压.对于1μm栅长的器件,最大输出电流为500mA/mm,跨导为275mS/mm,阈值电压为-1.4V,最大栅漏反向击穿电压达到了33V.研究结果表明,在栅源间距一定时,栅漏间距对于器件的输出电流、跨导和击穿电压有很大关系,是设计功率PHEMT的关键之一.     

功率增益截止频率为183GHz的In0.53Ga0.47As/In0.52Al0.48As HEMTs

通过合理的外延层材料结构设计和改进的器件制备工艺,制备出功率增益截止频率（fmax）为183GHz的晶格匹配InP基In0.53Ga0.47As-In0.52Al0.48As HEMT。该fmax为国内HEMT器件最高值,还报道了器件的结构、制备工艺以及器件的直流和高频特性。     

功率增益截止频率为183GHz的In0.53Ga0.47As/In0.52Al0.48As HEMTs

通过合理的外延层材料结构设计和改进的器件制备工艺,制备出功率增益截止频率(fmax)为183GHz的晶格匹配InP基In0.53Ga0.47As-In0.52Al0.48As HEMT.该fmax为国内HEMT器件最高值.还报道了器件的结构、制备工艺以及器件的直流和高频特性.     

Pt基埋栅势垒GaAs基增强型InAlAs/InGaAs改性高电子迁移率晶体管

讨论了采用埋栅结构实现Ga As基改性高电子迁移率晶体管(MHEMT)增强型模式工作的有关问题,提出了增强型MHEMT的设计与实现方法.通过不同金属(Al,Pt,Ti) / In Al As Schottky势垒系统的实验比较研究,确定在增强型MHEMT工艺中采用具有最高势垒高度的Pt Schottky埋栅结构;并进行了以最佳“推栅”温度为重点的器件工艺的深入研究.在此基础上通过实验研制的原理性1.0 μm×10 0 μm Pt栅增强型MHEMT的特性获得了夹断电压为+0 .12 V,跨导为4 70 m S/ m m及截止频率为5 0 GHz的测试结果,优于使用同一外延片制作的D-MHEMT     

0.25μm GaAs基MHEMT器件

采用普通接触曝光研制成栅长为0 .2 5 μm的Ga As基In Al As/ In Ga As变组分高电子迁移率晶体管(MHEMT) ,测得其跨导为5 2 2 m S/ m m,沟道电流密度达4 90 m A/ mm,截止频率为75 GHz,比同样工艺条件下Ga As基In Ga P/ In Ga As PHEMT的性能有很大的提高.对该器件工艺及结果进行了分析,提取了器件的交流小信号等效电路模型参数,并提出了进一步得到高稳定性、高性能器件的方法.     

新型双异质结双平面掺杂功率PHEMT

设计并制作了双异质结双平面掺杂的Al0 .2 4 Ga0 .76 As/ In0 .2 2 Ga0 .78As/ Al0 .2 4 Ga0 .76 As功率PHEMT器件,采用双选择腐蚀栅槽结构,有效提高了PHEMT器件的输出电流和击穿电压.对于1μm栅长的器件,最大输出电流为5 0 0 m A/ mm ,跨导为2 75 m S/ m m,阈值电压为- 1 .4 V,最大栅漏反向击穿电压达到了33V .研究结果表明,在栅源间距一定时,栅漏间距对于器件的输出电流、跨导和击穿电压有很大关系,是设计功率PHEMT的关键之一.     

共振隧穿弱光探测器的分子束外延生长条件优化

对一种共振隧穿弱光探测器的分子束外延生长条件进行了研究。对探测器结构进行设计,研究了不同Al束流和不同生长温度下In0.52Al0.48As材料的生长质量,结合X射线衍射及原子力显微镜测试结果确定了In0.52Al0.48As材料的最佳生长条件。研究了不同Ga束流下In0.53Ga0.47As材料的生长质量,并采用一种衬底变温的生长方法解决了恒温生长较厚In0.53Ga0.47As外延层时表面容易出现点状突起的问题,获得了平整的In0.53Ga0.47As外延表面。分别采用恒温和变温的生长方法制备了探测器样品,并对其电流-电压特性及光响应进行了测试,测试结果表明,采用变温生长方法制备的探测器样品具有更高的峰值电流和光响应。     

具有超晶格雪崩区的电子倍增型雪崩光电二极管

基于碰撞离化理论研究设计了In0.53 Ga0.47 As/In0.52 Al0.48As电子倍增超晶格结构雪崩光电二极管,使用MOCVD外延得到实验片,经过工艺流片后进行封装测试.测试结果显示,具有超晶格雪崩区的电子倍增型APD器件,其暗电流可以控制在纳安级,光电流增益达到140,证明具有超晶格雪崩区的电子倍增型雪崩光电二极管具有很好的光电探测性能.     

双层InGaAs沟道InP HEMT

阐述了一种新型的In0.80Ga0.02As／In0.053。Ga0.47 As双沟道InP HEMT结构。采用这种双沟道结构能够有效地提高沟道中电子的迁移率,减小碰撞电离对HEMT性能的影响;从而既显著提高了HEMT的截止频率,又可获得很高的直流输出电流．0．35μ栅长HEMT器件的电流增益截止频率达到120GHz,饱和电流密度、跨导达到790mA/mm、1 050mS／mm,栅极击穿电压和通态击穿电压分别为5V和3．2V。     

太赫兹InP基InAlAs/InGaAs PHEMTs的研制

研制了一种T型栅长为90 nm的InP基In0.52Al0.48As/In0.65Ga0.35As赝配高电子迁移率晶体管(PHEMTs).该器件的总栅宽为2×25 μm,展现了极好的DC直流和RF射频特性,其最大饱和电流密度和最大有效跨导分别为894 mA/mm和1640 mS/mm.采用LRM+ (Line-Reflect-Reflect -Match)校准方法实现系统在1~110 GHz全频段内一次性校准,减小了传统的分段测试多次校准带来的误差, 且测试数据的连续性较好.在国内完成了器件的1~110 GHz全频段在片测试,基于1~110 GHz在片测试的S参数外推获得的截止频率ft和最大振荡频率fmax分别为252 GHz和394 GHz.与传统的测试到40 GHz外推相比,本文外推获得的fmax更加准确.这些结果的获得是由于栅长的缩短,寄生效应的减小以及1~110 GHz全频段在片测试的实现.器件的欧姆接触电阻率减小为0.035 Ω·mm.